合成生物學的發展使得在生命體中設計動態復雜功能成為可能。但合成生物學中人工基因路線穩定性差、功能脆弱、易受干擾等問題制約著通過合成生物學實現“設計生命”的進一步發展。理論的魯棒性和實驗的可操作性平衡是基因線路在復雜環境下執行預設功能的挑戰，是實現“設計生命”的關鍵瓶頸問題之一。

近日，中國科學院深圳先進技術研究院聯合北京大學、中國科學院微生物研究所在《Nucleic Acids Research》發表題為“Synthetic robust perfect adaptation achieved by negative feedback coupling with linear weak positive feedback”的文章，提出了功能基因線路“精準-魯棒性”設計原理，并以穩態自適應功能為例，成功地證實了這一設計原理的可行性。

研究團隊設計了“兩節點負反饋耦合緩沖節點線性正反饋”的新型基因線路。在該基因線路中，研究團隊精準設計了線性正反饋的關鍵參數，其他魯棒性設計參數在具有生物學意義的區間取任意值。理論上，滿足線性正反饋關鍵參數的基因線路可魯棒地完成自適應功能。通過實驗，研究團隊發現該基因線路在不同環境培養條件（環境魯棒性）下完成了自適應功能。該基因線路還可以從大腸桿菌模式菌株轉移到假單胞菌等其它菌株（宿主底盤魯棒性），并且都能夠完美地完成自適應功能，證明該基因線路的魯棒性。

本研究提出的“精準-魯棒性”原理，在環境易變性和宿主進化不穩定性的條件下實現了基因線路功能的可預測設計與構建，為下一步指導實際應用中基因線路設計提供了理論設計基礎。

論文鏈接：https://academic.oup.com/nar/article/50/4/2377/6528902

注：此研究成果摘自《Nucleic Acids Research》雜志，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。

知前沿，問智研。智研咨詢是中國一流產業咨詢機構，十數年持續深耕產業研究領域，提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。專業的角度、品質化的服務、敏銳的市場洞察力，專注于提供完善的產業解決方案，為您的投資決策賦能。